現代智能建筑電氣設計及節能措施分析

舒彬

（保定市建筑設計院有限公司 河北保定 071000）

引言

隨著我國法律制度的不斷健全與完善，對建筑節能要求有了標準規范，低能耗、低排放成為我國環境保護的重要政策，國家不斷創建節約型、環保型社會，在這種全新概念的影響下，建筑電氣節能設計也需要不斷改進，滿足環保設計總體要求，科技的創新，使綠色照明與建筑節能成為我國重點節能工程。

1 我國智能建筑電氣節能現狀

我國智能建筑電氣節能設計發展時間較短，與發達國家相比還存在較大的差距，無論是設計人員的專業水平還是節能設計標準都存在不如意的地方，而且在建筑電氣節能設計規范和設計要求方面還存在一些不足之處，這對智能建筑電氣節能帶來了較大的影響。同時當前部分建筑電氣設計人員對于建筑電氣節能的重要性缺乏深入的認識，對于一些新理念及新做法在理解上還存在一定的欠缺，建筑電氣節能設計現有的標準對于建筑電氣節能設計方面的約束還不全面，因此當前要進一步對行業制度和標準進行規范，設計人員在具體設計過程中要注意智能建筑的低能耗設計，以此來更好的推動智能建筑的快速發展。

2 現代智能建筑電氣設計分析

2.1 照明電氣的節能設計

2.1.1 光源的選取要恰當合適

（1）應用于室內場所的照明設施，可考慮選取例如U型管節能熒光燈、T5細管等相對小功率的高壓鈉燈或熒光燈作光源，不推薦使用白熾燈；如果開關燈的頻率比較大，則可考慮使用雙螺旋白熾燈。

（2）應用于室外場所或相對比較空曠的室內場所的額照明設施，可考慮選取鈉燈等此種金鹵燈中具有較高顯色度且高光比較強的氣體放電燈作為照明的光源。

2.1.2 節電開關要選取恰當且使用合理

在進行建筑照明系統的設計時，需時刻保持節能的理念，選擇控制開關時也不能例外，盡量在滿足使用場合的前提下，考慮引入聲控、光敏、溫度感應等手段對照明裝置進行控制。

2.1.3 光源用電附件要選擇合理

在設計建筑電氣照明系統的過程中，應注重能耗相對較低、性能比較優異的光源用電附件并對其進行推廣和普及。當然在進行設計時，也必須要對考慮到電子鎮流器、電子觸發器、電子變壓器、節能型高功率因數電感鎮流器等設備進行綜合且充分的考慮，具體可參考《建筑照明設計標準》（GB50034-2013）。

2.2 電氣防火設計

（1）火災自動報警系統的設計?；馂淖詣訄缶到y主要由火災探測器和警報器組成，其中火災探測器在設置時要綜合考慮建筑結構和人流量等因素，通常情況下，火災探測器安裝在過道、電梯前室和居民家中。另外，在進行探測器安裝前，相關人員要對火災探測器感煙和感溫的敏感度進行測試，確保建筑在遇到火災的第一時間發布火災信息。在完成火災探測器安裝后，要對火災報警系統進行設計，其材料通常選用防火材料，以確保在火災發生時不會影響信號的傳輸。此外，還需要對報警系統線路進行敷設，敷設時要重點考慮電磁干擾等因素，確?；馂膱缶盘柨梢哉鬏敚?/p>

（2）消防聯動控制系統設計。消防聯動控制系統是電氣防火設計的核心，該系統屬于智能控制系統。當火災發生時，火災自動報警監控系統檢測到火災信號，將信號傳輸給智能警報系統，待智能警報系統識別火災信息號，觸發消防控制系統連接的一系列消防設備，從而達到緊急滅火的最終目的。

2.3 電氣防雷設計

2.3.1 外部防雷設計

（1）接閃器設計。該裝置位于建筑最高端，當遇到雷雨天氣時，可以直接承接雷擊，達到保護建筑的目的。

（2）引下線設計。該裝置主要是通過智能建筑自身的金屬結構以達到防雷的目的，相對比普通的建筑而言，建筑大都在30m以上。為了達到更好的防雷效果，在進行引下線設計時，要將建筑超出30m的部分按照三層為標準進行劃分，同時將其與均壓環連接，目的使雷電流更好的實現分流，從而減少對智能建筑內部電氣的干擾。

2.3.2 內部防雷設計

（1）安裝避雷器。在遇到雷雨天氣時，智能建筑雖然具有外部防雷措施，但是當雷擊過電壓時，仍然會引起建筑內部配電、變壓器的破壞，從而給智能建筑電氣設備造成影響。因此，在配電、變壓器中應當安裝避雷器，避免雷擊過電壓對變壓器造成損害；

（2）安裝浪涌保護器。由于電網周圍遭受雷擊會使得雷電電壓侵入到建筑電氣系統內部，對一些電氣設備造成影響，從而給居民人身安全構成威脅。而安裝浪涌保護器可以有效避免上述問題的發生，同時它還可以有效降低雷擊電壓產生的電磁脈沖，從而避免建筑電氣遭受電磁干擾。

2.4 供配電系統的節能設計

在智能建筑電氣節能設計過程中，供配電系統的節能設計是非常重要的環節，在具體設計時不僅要對現場內的各因素進行全面考慮，同時還要針對不同建筑的使用功能來合理布置重要設備，確保用電負荷容量設置的合理性，確保供配電設施能夠與節能標準要求相符，實現供配電系統的低能耗運行。為了全面提高智能建筑供配電系統的環保節能效果，在具體設計過程中，要通過選擇合理的電壓，即參照電氣設備整體用電情況來對電壓的大小進行確定，即在滿足用電設備要求的基礎上，保證電壓處于最低水平，以此來減少電能的損耗。同時在電氣系統設計時，在確保其簡單可靠性，即要強調設計的整體性，設計過程中要對零散部件進行集成，這樣在同一電壓等級狀態下，這些零散部件的配電級數和變電都會處于同一狀態，有利于實現節能的目標。另外對于智能建筑供配電的布線要做到短直，設置變電所位置時要盡可能使其與負荷中心位置接近，在建筑低壓配電房附近來設置電氣豎井，這樣可以有效的降低能源損失，全面提升供電系統的工作效率，而且有利于保證供電系統運行的穩定性。

3 現代智能建筑電氣節能措施

3.1 變壓器節能的措施

通過變壓器來實現節能，其實質是保證變壓器有功功率損耗的降低來促進其運行效率的提升，計算變壓器有功損耗的算式見式（1）。

式（1）中：△P為變壓器的有功損耗，kW；Po為變壓器的空載損耗，kW；Pk為變壓器的短路損耗，kW；β為變壓器的負載率。

（1）Po用來表示變壓器的空載損耗，亦稱鐵損，其由鐵芯渦流損耗和漏磁損耗共同組成，鐵芯的制造工藝和材料會影響到Po的值，但不會受到負荷大小的影響，因此，在選取變壓器時最好選擇例如SC8、S9、SL9等相對節能型的變壓器。這些節能型的變壓器均采用優質的冷軋取向矽鋼片，對矽鋼片進行“取向”處理不但可讓矽鋼片在磁疇方向上保持高度的一致，還能在最大程度上減少鐵芯渦流的損耗。

（2）Pk表示變壓器在額定負載傳輸時的損耗，也就是變壓器的線損，在使用微分求取β2Pk的極值時，此時的負荷是β=50%時每1kW的負荷，變壓器的能耗值在此時最小，但是如果在β=50%負載率的情況下只保證減小變壓器的線損，而不能保證變壓器鐵損的減少，這樣也不能達到有效節能的目的。通過綜合初裝費、土建投資、運行費用等各項費用，再結合變壓器在使用時需要預留出適當余量的需求可得出，變壓器最節能且經濟的運行負載率約為75～85%。

（3）在設計變壓器的臺數和容量時，要對用電負荷進行合理分配，從而對變壓器的臺數和數量進行合理選擇，保證變壓器在高效區內工作，這樣能在最大程度上減少變壓器的總損耗。如果負荷降至30%以下，則要按照實際的負荷更換容量較小的變壓器。若負荷大于80%且通過計算得出不利于經濟運行時，可考慮更換容量大一級的變壓器。若容量較大且需要選擇多臺變壓器時，一定要根據現場的實際情況對負荷進行合理分配，盡量選取容量較大的變壓器，減少投入運行的變壓器臺數。針對分期實施的項目，可考慮采用多臺變壓器分時運行的方案，盡量避免變壓器輕載運行而使損耗加大?？蓪⒙摻j線鋪設在內部多個變電所之間，然后按照現場的實際情況和負荷的大小來切除部分變壓器，從而減小能耗；若負荷對于可靠性的要求較高且不能受到影響時，比較適合設置專用的變壓器。

3.2 提高供配電系統的功率因數

（1）促進設備自然功率因數的提高。在設計建筑電器系統時，盡量在功能和工藝條件允許的狀況下用功率因數比較高的同步電機來代替異步電動機，也可考慮通過異步電機進行同步運行的方式來提升系統的整體功率因數。圖1是電機變頻控制系統的結構框圖。

圖1 電機變頻控制系統結構圖

（2）為系統配置無功補償裝置。因為電容器會在運行的過程中產生超前的無功，而大量的非線性負載則會在建筑電氣系統的運行過程中產生大量滯后的無功，針對這兩個性質，可通過為系統配置無功補償裝置的方法來幫助系統提升功率因數。

4 結語

綜上所述，在對建筑電氣進行設計時，采用的技能設計措施和方法不僅要滿足技術方面的功能需要，還要讓整個建筑物在電氣設計時具有一定的經濟合理性和先進性，契合建筑物節能環保的需求，滿足可持續發展的要求。